FRACAS在轨道交通设备管理中的应用

秦成虎，范三龙

（国电南京自动化股份有限公司，江苏南京 210032）

0 引言

EN50126 标准广泛应用于轨道交通领域，该标准系统地介绍了可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）的管理流程。在RAMS 的V 型模型[1]中，推荐使用FRACAS（Failure Reporting Analysis and Corrective Action System，故障报告、分析和纠正措施系统）[2]工作流程，对系统的设备进行维护管理，对设备出现的故障进行统计、分析和纠正。

FRACAS 常用于跟踪产品缺陷并有效地进行更正以解决问题的过程。在产品设计、测试、制造和现场部署期间，都可以跟踪产品缺陷，为设备提供标准的可靠性和性能报告以及监控。FRACAS 具有以下优势。

（1）通过定期统计分析记录数据，确保设备满足可靠性、可用性、可维护性和安全性的要求。

（2）指导故障数据收集过程，以进行有效的故障报告和故障原因分析。

（3）为分析和纠正故障的工作提供原始数据。

（4）监测并验证在故障原因分析之后实施的纠正措施的效率。

（5）简化生命周期成本估算，以优化维护策略和设备寿命。

FRACAS 过程是一个闭环系统，作为轨道交通的设备供应商，应定期检查FRACAS 数据和报告，以确定是否需要对运行和维护程序和手册、系统培训文档、系统设计以及运行和维护的人为因素进行升级改进。

1 FRACAS 工作流程

在轨道交通工程中，设备工作环境差异性大，用户分布范围广泛，设备管理存在一定难度。为有效进行轨道交通的设备管理，首先需要能及时准确、持续不断地收集现场故障信息；其次是对收集的产品故障信息进行统计分析，找出故障原因并制定纠正措施；最后要保证纠正措施的实施，并对实施效果进行跟踪及验证。合理可行的FRACAS 工作流程可以有效解决轨道交通设备管理中存在的问题。目前建立的FRACAS 流程如图1 所示。

图1 FRACAS 流程

1.1 故障报告

FRACAS 流程从故障报告开始，在操作和维护阶段，设备发生故障时，操作人员和维护人员通常是首先发现问题的人员。因此，应该对他们进行必要培训，以正确捕获事件报告所需信息并将其报告给设备厂商。为方便运行维护人员记录、维护故障报告，应针对系统的硬件、软件或过程，定制故障报告表单。为确保分析问题的输入信息完整性，故障报告中的故障数据至少应包括以下信息。

（1）工单识别。

（2）故障发现日期。

（3）设备识别。需要分解到适用设备功能层次结构的最低级别（如系统、组件和部件等）。

（4）问题描述。确定设备的一般问题（如泄漏、卡死、振动、死机和通信中断等）。

（5）故障描述。定义故障的特定组件和故障类型（如轴弯曲、轴承磨损和垫圈泄漏等），并在故障报告中引入更多的粒度，从而使设备生产商可以更详细地分析设备故障。

（6）原因描述。确定设备表现不佳的一般原因（如操作员错误）。

（7）补救措施说明。确定维护技术人员为纠正设备问题而采取的措施（如清洗、更换和重启等）。

（8）服务是否中断。

故障数据还应包括以下可用信息。

（1）故障的安全等级，确定故障影响系统安全运行的程度。

（2）故障的可靠性等级，确定故障影响系统可靠运行的程度。

（3）故障发现时间。

（4）故障确认状态（已确认、未发现故障或未知）。

（5）解决故障的技术人员记录的其他任何评论或注释等。

1.2 故障分析

设备厂商收到故障报告后，就需要对当前故障、问题进行分析。此阶段需要结合自身组织的结构和特点，合理构建故障分析团队，即纠正措施委员会（Corrective Action Board，CAB），充分利用组织的力量进行问题分析。故障分析通常由团队负责人和相关技术人员完成，分析过程中会根据故障报告的输入信息，全面评估导致故障的因素并找出导致故障的根本原因，然后确定解决方案。

分析并确定故障根本原因的方法很多，包括从简单的故障周围情况调查到复杂情况下的失效零件实验室分析等。无论采取何种分析方法，在故障分析过程中，了解相关设备的维护和维修状态，有助于提高故障分析的效率。通过收集设备的运行维护数据，了解设备维护状况。维护数据有两种截然不同的类型，即预防性维护和纠正性维护数据。为了适应FRACAS 流程，预防性维护数据至少应包括以下信息。

（1）工单识别。

（2）预防性维护任务识别。

（3）预防性维护程序参考。

（4）设备标识（已执行预防性维护）。

（5）预防性维护任务计划间隔。

（6）预防性维护任务执行人员。

（7）实际执行预防性维护任务的日期。

（8）执行预防性维护任务的总停机时间。

（9）执行预防性维护任务的总工时。

（10）有关材料和/或零件消耗的详细信息。

（11）检查记录的详细信息（对于需要进行电压测量的任务，应记录电压值等）。

（12）发现的故障或失败，以及执行的任何纠正措施的描述等。

基于FRACAS 的目的及RAMS 指标的需求，纠正性维护数据至少应包括以下信息。

（1）工单识别。

（2）故障发现的日期和时间。

（3）故障解决的日期和时间。

（4）解决故障所需的总工时。

（5）有关材料和/或零件消耗的详细信息。

通常纠正性维护数据与故障数据高度耦合，并且可能会根据设备管理要求，纠正性维护数据系统与故障数据合并。

1.3 故障纠正

一旦确定了故障的根本原因和影响因素，设备供应商就必须制定出符合现场实际环境、可行的纠正措施。并将纠正措施的具体要求传达到具体实施的技术人员。

技术人员执行纠正措施时，需要提交故障纠正措施的日志，其中包含操作时间以及计算MTBF 所需的其他与时间有关的数据。还要提交带有维护时间、操作和零件更换的现场服务日志。然后必须进行监视或测试，以确认采取的纠正措施已消除了故障或减少了故障的发生。相关信息作为故障纠正措施的必要补充，可用于RAMS 指标计算。通常纠正措施的相关信息应至少包括以下信息。

（1）确定纠正措施的日期。

（2）纠正措施被批准实施的日期。

（3）采取纠正措施的日期。

（4）纠正措施识别号（如果已实施）。

（5）纠正措施的描述。

（6）预期会受到纠正措施影响的RAMS 措施（对于正面和负面影响）。

（7）对每个受影响的RAMS 度量的预期效果的量化（对于正面和负面影响）。

（8）参考资料来源。该资料记录了量化预期效果的假设和理由，包括RAMS 目标和基准数据。设备管理团队应为每个设备提供RAMS 目标。并记录每个适用对象的设定目标值、目标来源和生效日期。RAMS 目标的可能来源包括合同最低性能要求，生产商性能规格和保证，类似系统的性能和行业基准数据等。行业基准数据应由生产商保存并记录，以用于将系统的可靠性和性能与行业标准绩效进行比较。

（9）针对纠正措施的实施，对运行维护要求的相关培训内容等。

1.4 纠正跟踪

纠正措施在现场实施后，需要验证相关措施是否有效。验证通常由纠正措施实施人员或另一位技术人员执行验证，但该问题的关闭操作通常由FRACAS 管理人员执行。如果该问题不能及时关闭，即现场的整改措施达不到预期效果，则需进一步分析故障的原因或采取其他的纠正措施，直到故障得到彻底解决。

FRACAS 管理人员应定期检查和评估故障数据（每月至少一次），应根据FRACAS 标准数据要求，存储和更新故障数据、维护数据、纠正措施数据以及RAMS 目标和基准数据等。以查看相对于目标和期望值的实际可靠性和性能的变化趋势。

（1）如果实际可靠性或性能超过目标并趋于保持在目标之上，则无需采取进一步措施。

（2）如果实际可靠性或性能始终低于目标，则应引起重视，并应采取预防性维修等措施解决。

（3）如果实际可靠性或性能高于目标，但趋向于未达到目标，则应认为这也是一个问题，密切关注数据的变化趋势，必要时采取预防性维护措施。

设备生产商应在其设备运行期间维持其FRACAS 流程。实施的每项纠正措施均应通过定期的FRACAS 报告审查和分析进行监控，以确保所实施的纠正措施的预期效果在运营中通过趋势监控得到反映。

1.5 产品革新

通过FRACAS 流程的故障报告、故障分析及纠正措施落实等环节的实施，对相关问题及纠正措施进行记录整理，相关纠正措施被纳入设备供应商的技术文件进行管理。设备供应商可以通过产品的升级或换代，集中消除原有问题，提高产品的可靠性、可用性等RAMS 指标。并开启一个新的FRACAS 循环流程。

2 FRACAS 实施注意事项

虽然FRACAS 是个闭环流程，但是FRACAS 系统涉及边界是相对开放的，涉及人员既包括设备生产商，又包括设备运营维护团队。为确保该流程顺利进行，还需要注意以下几点。

2.1 高效的管理团队

如上所述，故障分析时需要根据组织特点，建立团队进行分析。在设备厂商内部，主要涉及研发、采购、生产、试验、质检和销售等部门。协调各部门之间的力量，集中力量分析和解决问题，确保故障信息闭环管理系统有效运行。这些需要明确相关部门的FRACAS 责任，并对配件的供应商规定了故障信息管理要求，在纠正措施委员会的领导下工作。纠正措施委员会宜采用矩阵型的组织结构，即在各职能部门之间增加一种横向的领导关系。为了保证FRACAS 管理目标的实现，每个部门都设有接口负责人，在纠正措施委员会的最高主管直接领导下进行工作。CAB 的职权包括以下方面。

（1）定期召开会议，审查产品的故障信息，包括售后服务部门和供货方的故障信息，分析产品的故障趋势和纠正措施的实施效果。

（2）负责FRACAS 流程中各个环节的审核和批准。

（3）对重大故障、频繁出现的故障，以及可靠性关键部件和重要部件的故障应及时组织开会讨论分析，提出整改意见。

（4）有权指派职能部门执行调研、分析及纠错工作。

（5）有权要求部件供应商对其产品进行故障调查和分析，并评审其纠正措施是否满足系统总体要求。

（6）对于超越本组织能力或范围的问题，及时向有关领导报告，并寻求支持资源，促成问题的解决。

2.2 有效的沟通

全面、准确信息数据有助于故障的分析和纠正。为保证FRACAS 系统的信息环可以高效地循环流动。FRACAS 系统中必须建立有效的沟通机制。沟通包括生产商内部的沟通和生产商与设备运营团队的沟通等[3]。各相关主体之间的沟通数据包括故障数据、维护数据、纠正措施数据以及RAM 目标和基准数据等，相关的数据已经在FRACAS 流程中约定。各部门需要在CAB 的监督下，确保数据的有效性和完整性，

3 结束语

建立并有效运行FRACAS 系统，可以及时有效地处理当前的故障；防止故障重复出现；建立企业的RAMS 数据库，提升产品可靠性，增强产品的市场竞争力。在FRACAS 实施过程中，需要结合公司实际情况，优化FRACAS 实施流程，使FRACAS 在设备管理和维护中发挥出更大作用。